Открытие, которого боятся ученые. Что такое зеркальные бактерии и почему они ставят под угрозу жизнь на Земле

Наука на расстоянии руки

Хиральность человеческих ладоней / Фото: BBC

Чтобы примерно представить себе зеркальные бактерии, достаточно посмотреть на собственные ладони. Левая и правая имеют одинаковое строение, но их невозможно совместить так, чтобы все пальцы были направлены в одну сторону. Подобным свойством обладают многие молекулы — оно называется хиральностью. Химический состав у обеих версий одинаков, но пространственное расположение атомов различается, а именно от него зависит, в какие биологические взаимодействия они будут вступать.

Белки человеческих клеток состоят из «левых» аминокислот, а сахара в ДНК и РНК имеют «правую» конфигурацию. На такое строение настроены и ферменты — молекулы, обеспечивающие химические реакции в организме.

Зеркальная бактерия имела бы противоположную конфигурацию этих компонентов: «правые» аминокислоты в белках и «левые» сахара в генетическом материале. При соответствующих условиях она могла бы питаться, расти и делиться, как обычная.

Зачем это нужно? Исследователей годами привлекала возможность проверить, может ли жизнь функционировать при такой «перевернутой» структуре. Одна из причин такого интереса — поиск более долговечных лекарств. Наши ферменты приспособлены расщеплять молекулы привычной формы, поэтому зеркальные аналоги могут дольше сохраняться в организме. Например, в исследовании 2022 года, опубликованном в журнале Nature Biotechnology, ученые получили зеркальные ДНК-аптамеры — короткие молекулы, способные избирательно связываться с мишенью. Они устойчивы к ферментам, разрушающим обычную ДНК, что делает их перспективными для разработки лекарственных препаратов.

Параллельно ученые научились воспроизводить и более сложные процессы. В 2016 году команда Тина Чжу сообщила о создании синтетического зеркального фермента, способного работать с зеркальной ДНК: достраивать ее и переписывать информацию в РНК. В 2022 году Чжу и Юань Сюй опубликовали работу, посвященную другому ферменту, который позволил получать длинные зеркальные РНК — в частности, компоненты рибосомы, клеточной структуры, синтезирующей белки.

Однако набор молекул еще предстоит превратить в клетку, способную самостоятельно поддерживать жизнь и делиться. И эта задача остается нерешенной.

В марте 2026 года Научно-консультативный совет при Генеральном секретаре ООН отмечал: полноценного зеркального организма до сих пор не существует, а его создание, согласно распространенным оценкам, потребует как минимум десятилетия.

Но если зеркальных бактерий в природе еще не существует, почему сама идея о них так встревожила ряд ученых?

Как «зеркало» может обойти естественную защиту

В декабре 2024 года 38 исследователей из девяти стран опубликовали в журнале Science предостережение касательно «зеркальной жизни». Оно сопровождалось техническим отчетом объемом около 300 страниц. Авторы рассмотрели возможные последствия попадания таких бактерий в окружающую среду и пришли к выводу: создавать их не следует до тех пор, пока не будут получены убедительные доказательства безопасности.

«Мы не должны создавать зеркальную жизнь», — заявила изданию The Guardian соавтор исследования, специалист по синтетической биологии Кейт Адамала из Университета Миннесоты. Она сама работала над созданием зеркальной клетки, но изменила свою позицию после тщательного анализа рисков.

Одна из главных причин — работа иммунитета. Чтобы обезвредить бактерию, защитные системы часто должны распознать характерные молекулярные структуры на ее поверхности. Зеркальная форма может нарушить это распознавание. По оценке авторов работы, в таком случае часть защитных механизмов людей, животных и растений будет работать хуже или вовсе не сработает. Это создает риск тяжелых инфекций сразу для многих видов.

Правда, молекулярная несовместимость должна была бы создавать трудности и для самой бактерии: многие привычные питательные вещества оказались бы для нее непригодными. Однако это не означает неизбежного голодания. Как объясняют Адамала и ее коллега Джон Гласс в совместной статье для The Scientist, в природе существуют и такие питательные вещества, у которых нет «левой» и «правой» версий. Следовательно, полной изоляции от доступной пищи ожидать не стоит.

Проблемы могут возникнуть и у естественных врагов бактерий. Вирусы-бактериофаги зависят от совместимости с клеткой, которую они заражают, а микроскопические хищники — от способности переварить добычу. Зеркальное строение потенциально ослабит оба этих ограничения. Если такие микробы закрепятся в окружающей среде, она может стать постоянным источником новых заражений.

Можно ли избежать угрозы

В октябре 2026 года The Economist призвал регуляторов действовать до появления «зеркальной жизни». Издание предупреждает: появление таких бактерий может иметь необратимые последствия для людей и других организмов.

Сами исследователи предлагают не разрешать работы, целью которых является создание зеркальных бактерий, и прекратить их финансирование. Среди предложений, опубликованных в журнале Science, — контроль за синтезом полных зеркальных геномов и наборов белков, достаточных для построения клетки, а также за закупками соответствующих молекулярных компонентов.

«Жизненно важно предотвратить эти риски, прежде чем они станут реальностью», — заявил Джон Гласс из Института Крейга Вентера. Институт считает, что возможные преимущества «зеркальных» бактерий не оправдывают их создание при нынешнем понимании опасности.

Почему нельзя ограничиться изоляцией? Лабораторное оборудование может выйти из строя, а люди — допустить ошибку. Биологические предохранители также не дают абсолютной гарантии, поскольку эволюция может позволить клеткам обойти заложенные ограничения. Даже возможность лечения инфекций определенными антибиотиками не решает проблему распространения: применить их ко всем заселенным бактериями экосистемам невозможно.

В то же время предлагается продолжать исследования отдельных зеркальных молекул. Немецкая Центральная комиссия по биологической безопасности поддерживает их применение в медицине, в частности для создания устойчивых к действию ферментов пептидных препаратов. Такие соединения можно получать без использования бактерий, способных к самостоятельному размножению.

Как метко замечают Адамала и Гласс: «Любопытство — недостаточная причина создавать что-то настолько опасное».